januar 4, 2022

PMC

Arthur Kornberg døde 26.oktober 2007. Han var en av de mest bemerkelsesverdige forskerne i vår tid. Hans oppdagelse AV DNA polymerase I (Bessman et al. 1958; Lehman et al. 1958a) og hans demonstrasjon at den trofast kopierer basesekvensen til en mal-DNA-streng (Lehman et al. 1958b) førte til at Han ble tildelt Nobelprisen umiddelbart i 1959. Tidligere var den rådende oppfatningen at enzymer fungerer i å styre en celles metabolisme og i å produsere energien en celle trenger, MENS DNA-syntese er en del av livets mysterium. I En Cold Spring Harbor Symposium papir på STRUKTUREN AV DNA (Watson og Crick 1953), forfatterne uttalte, » det er ikke åpenbart for oss om et spesielt enzym ville være nødvendig for å utføre polymeriseringen eller om den eksisterende spiralformede enkeltkjeden effektivt kunne fungere som et enzym.»Arthurs arbeid MED DNA-polymerase jeg forandret alt dette, plasserte selvreplikasjon av gener på lik biokjemisk grunnlag med energiomsetningen og satte en stopper for vitalisme. Hans oppdagelse lanserte et nytt gullhopp, og pekte på veien da forskere løp for å finne enzymer SOM RNA-polymerase, som kopierer sekvensen AV EN DNA-streng i RNA, og restriksjonsenzymer, som viste seg å være spesifikke DNA-endonukleaser.

Arthur ble født 3. Mars 1918. Han kom fra En jødisk innvandrerfamilie. Hans far hadde ingen formell utdanning, men kunne snakke minst seks språk. Arthur var veslevoksen og ble uteksaminert Fra Abraham Lincoln High School I New York i en alder av 15. Da Han ble uteksaminert Fra City College Of New York i en alder av 19, fikk han den beste vitenskapsgraden i sin klasse. På college jobbet han kvelder, helger og helligdager som solgte herreklær, og han sparte nok til å betale for de to første årene av medisinsk skole ved University Of Rochester.

Arthur har beskrevet sin historie og hans utilsiktede inntreden i forskningsarbeidet I Et Årlig Kapittel Om Anmeldelser (Kornberg 1989a). Som medisinstudent, han var fascinert å finne symptomer på en mild gulsott i seg selv, som viste Seg Å Være Gilberts syndrom, en vanskelighet i metabolizing bilirubin. Hans papir som beskriver en undersøkelse av mennesker med denne svake metabolske lidelsen ble lest Av Rolla Dyer, Direktør For National Institutes Of Health (NIH), og dette førte til at Han ble tilbakekalt TIL NIH fra sjøtjeneste i Folkehelsetjenesten i 1942. Arthurs første forskning involverte å søke etter manglende næringsfaktorer i et syntetisk diett matet til rotter. Han ble konvertert til å søke i stedet for enzymer mens han gjorde postdoktorarbeid i 1946 med Severo Ochoa Ved New York University. Han ble en lidenskapelig talsmann for å bruke enzymer til å dekonstruere hvordan celler fungerer. Hans trosbekjennelse var enkel og positiv: «Hvis en celle kan gjøre det, så kan en biokjemiker gjøre det, og jeg kan gjøre det. Hans bok om sin vitenskapelige karriere ble kalt» For Kjærligheten Til Enzymer «(Kornberg 1989b), og han skrev retningslinjer for nybegynnere på «Ti Bud» for å bruke enzymer til å dissekere biologiske prosesser(Kornberg 2000).

Arthur hadde en kommanderende tilstedeværelse; da han sa noe, lyttet folk. Jeg husker Historien Om Arthur som talte under en høring i kongressen. Etter høringen ble et komitemedlem overrasket over å høre at et annet medlem hadde endret sin stemme og spurte ham hvorfor han gjorde dette. «Jeg vil ikke bli kalt en idiot Av Arthur Kornberg» var svaret. Dan Koshland, En gammel venn Av Arthur, snakket på et arrangement Arthur hadde organisert. Han begynte med å si «Jeg sier aldri nei til Arthur Kornberg.»På Den annen side Ville Arthur sette deg umiddelbart rolig i en personlig samtale . En venn sa: «Han fikk deg til å føle at hele hans oppmerksomhet var fokusert på deg.»

En Av Arthurs mange bemerkelsesverdige evner var avdelingsbygging. HAN forlot NIH i 1953 for å Bli Leder av En Ny Avdeling For Mikrobiologi Ved Washington University, St. Louis, hvor han en gang var en kort postdoktor med Carl Og Gerty Cori. Arthur beundret dem sterkt (Kornberg 2005), og utsiktene til å fornye kontakten var en sterk attraksjon. En av Hans første store avtaler Var Melvin Cohn, Som hadde tilbrakt flere år ved Institut Pasteur, Paris, arbeider Med Jacques Monod på untangling historien om indusert enzymsyntese I Escherichia coli. Mel hadde en sterk bakgrunn i immunologi fra hans tidlige arbeid med A. M. Pappenheimer Jr., og i St. Louis begynte han en studie av antistoffsyntese i enkeltceller. De andre medlemmene av avdelingen I St. Louis som senere skulle flytte Til Stanford med Arthur Var Paul Berg Og Bob Lehman, som hadde vært postdoktor med Arthur, Og Dave Hogness Og Dale Kaiser, som begge kom fra Institut Pasteur.

Da Arthur ble tilbudt Stolen For Biokjemi Ved Stanford i 1958, sa Han ikke ja, men han sa ikke nei. I stedet svarte han: «jeg må tilbake Til St. Louis for å konsultere mine kolleger.»Anledningen til å danne en Ny Biokjemiavdeling var flyttingen Av Stanford Medical School fra San Francisco til Stanford campus nær Palo Alto. Stanford utnevnte Også Joshua Lederberg Som Leder av en Ny Genetikkavdeling; Hans kontor Ved Stanford ville være nær Arthur. Da avdelingen i St. Louis flyttet Til Stanford i juni 1959, ble jeg med som en fysisk biokjemiker, som kom fra University Of Wisconsin.

den nye vitenskapen om molekylærbiologi kom nettopp til eksistens i 1959, og spenningsnivået i avdelingen vår var intens. Det sentrale dogmet, DNA gjør rna gjør proteiner, ble allment akseptert, men mange av de biokjemiske trinnene var mysterier. I St. Louis, Paul Berg hadde begynt en studie av enzymet-aminoacyladenylater som er mellomprodukter i syntesen av aminoacyl tRNAs (Berg 1961), Og Paul fortsatte å analysere trinn i proteinsyntese. Arthurs arbeid med den enzymatiske syntesen AV DNA hadde vist nødvendigheten av å karakterisere nukleasene Av E. coli, enzymer som nedbryter DNA, Og Bob Lehman hadde begynt dette arbeidet I St. Louis. Dave Hogness og Dale Kaiser hadde gjennomført en studie av bakteriofag lambda som en modell for hvordan et lite genom går gjennom livssyklusen. De utviklet metoder for å gjøre denne studien PÅ DNA – og mRNA-nivåene. To postdoktorer Fra Australia, Ross Inman Og Gerry Wake, kom til meg i et forsøk på å teste om det nylig syntetiserte DNA laget Av Pol i forblir base-parret med sin malstreng, ved å bruke DNA-smeltekurver for å skille doble helikser som inneholder 5-bromouracil i en streng.

Arthur tenkte nøye på detaljer om å organisere avdelingen, så vel som å bosette den i livet til medisinskolen og universitetet. Hans plan var å skape den ideelle arbeidsplassen. Forskningsgruppene ville samarbeide med hverandre, og ingenting ville forstyrre forskning, selv om avdelingen var stolt av undervisningen i sitt populære kurs i generell biokjemi. Arthur diskuterte noen ganger Med Wallace Sterling, Stanfords President, hans ideer om hvordan medisinsk vitenskap skulle utvikle Seg På Stanford. Han inviterte To Ganger President Sterling til en uformell lunsj med Biokjemifakultetet, slik at vi også ville kjenne Ham.

Her er noen av innovasjonene Arthur gjorde da avdelingen startet i 1959. Studenter og postdoktorer ble blandet sammen i felles laboratorier slik at de ulike forskergruppene skulle bli kjent med hverandres forskningsarbeid. Sjeldne enzymer ble delt, og store instrumenter ble gjort tilgjengelige for alle. Forskningsmidler ble delt. Hvert fakultet medlem var forventet å få inn mengden penger brukt av sin gruppe, men streng regnskap var ikke nødvendig, og det var ingen økonomiske tidsfrister. Hele avdelingen deltok tirsdag / torsdag middag seminarer. Først, bare fakultetet medlemmer og besøker forskere ga samtaler, men senere postdoktorer og senior studenter ble lagt. Instituttet innrømmet bare fire nye studenter hvert år for et fakultet på syv, og potensielle studenter ble screenet grundig. Mange av de tidlige studentene ble kjente forskere. Gruppestørrelser ble holdt små. Fakultetets medlemmer jobbet i laboratoriet selv og lærte elevene ved lærlingmetoden. Fakultetsmøter ble holdt bare når Det var noe viktig å bestemme; Arthur gjorde mindre beslutninger selv. Saker ble avgjort på fakultetsmøter ved konsensus; når en sak var blitt diskutert, var det ikke nødvendig å stemme. Hvordan fungerte alt dette i praksis? Fabelaktig, ifølge postdoktorale stipendiater som, da de startet nye jobber og dro, tilbakekalte sine dager på Stanford.

av de opprinnelige syv fakultetsmedlemmene, bare en igjen. I 1959 kunne Jeg føle spenning mellom Arthur og Mel Cohn over hvordan man skal takle biologiske problemer. Mel snakket entusiastisk om Gestaltbiologi, oppfatningen om at man ikke kan forstå et biologisk problem ved å dissekere det i deler. Arthur foreslo å bruke kjemi, spesielt enzymer, som det grunnleggende verktøyet for å løse biologiske problemer. I 1962 forlot Mel Cohn Stanford for Det nyopprettede Salk Institute, og I 1963-64 ble Lubert Stryer og George Stark med i vår avdeling. De gjorde snart innovative eksperimenter, spesielt å utvikle nye metoder som tiltrukket stor oppmerksomhet. Luberts eksperimenter på fluorescens energioverføring (Stryer Og Haugland 1967) førte til utviklingen AV FRET (fluorescens resonans energioverføring) som et viktig biofysisk verktøy. George utviklet mye brukte metoder for å analysere transkripsjon og oversettelse eksperimenter på papir: The Northern method (Alwine et al. 1977) for mRNAs og Den Vestlige metoden (Renart Et al. 1979) for proteiner. Selv Om Både Lubert og George til slutt forlot vår avdeling, de beholdt nære bånd. I 1971 kom Ron Davis til avdelingen og, som det opprinnelige seks fakultetet, forlot Aldri Stanford. Ron tok med seg elektronmikroskopi AV DNA, et kraftig verktøy som snart ble brukt mye i avdelingen.

Den tidlige Stanford Biokjemi Avdeling var et fellesskap der alle delte og gledet seg over funn gjort av andre. I 1959 samlet hele avdelingen Seg hjemme Hos Arthur en kveld i måneden for å lytte til de siste funnene fra en forskningsgruppe. Innen få år kunne vi ikke alle passe Inn I Arthurs stue, og vi prøvde å møte på et rom På Stanford campus, men atmosfæren var ikke den samme. Så, i 1972, begynte vi to ganger i året møter På Asilomar, som varer noen dager, hvor alle forskningsgrupper rapporterte. På den tiden var det alltid minst en overraskende oppdagelse på hvert møte.

av 1970, løsninger på de store problemene med HVORDAN DNA gjør RNA gjør proteiner var klart minst i disposisjon, og våre fakultetet medlemmer var på vei videre til nye problemer. Arthur hadde funnet UT AT DNA-replikasjon er et multienzymproblem selv i enkle virussystemer, og han begynte å utarbeide de detaljerte enzymatiske mekanismene FOR DNA-replikasjon, først av fag M13 og φ 174, deretter Av E. coli selv. Paul Berg foretok studiet av dyrevirus og ble snart involvert i problemer med rekombinant DNA. Bob Lehman begynte å studere genetisk rekombinasjon PÅ DNA-NIVÅ, ved hjelp av både enzymatiske og genetiske verktøy. Dave Hoggess foretok analyse av utviklingen I Drosophila PÅ DNA og mRNA nivåer ved å studere utviklingsmutanter som gjør monstre med ekstra ben eller vinger. Dale Kaiser valgte et bakteriesystem, Myxococcus, for å utarbeide en genetisk analyse av utviklingen i et prokaryotisk system. Selv Arthur testet vannet for å undersøke utvikling på enzymatisk nivå ved å bruke bakterielle sporer som et mulig modellsystem. MEN HANS DNA-replikasjonsarbeid presset sporer til side. Jeg begynte et søk etter strukturelle mellomprodukter i proteinfolding og foldemekanismen.

et dramatisk øyeblikk kom i 1969 Da John Cairns kunngjorde at Han og hans assistent hadde funnet en levedyktig mutant Av E. coli som mangler detekterbar aktivitet AV enzymet DNA-polymerase I (De Lucia og Cairns 1969). Et søk etter ANDRE DNA-polymeraser fulgte snart. Utrolig nok var Det Arthurs sønn, Tom, som jobbet Med Malcolm Gefter Ved Columbia, som fant FØRSTE DNA-polymerase II OG DERETTER DNA-polymerase III, enzymet som replikerer e. coli-kromosomet. Historien er oppsummert Av Arthur i Hans vitenskapelige memoarer (Kornberg 1989a). Tom var musikkstudent Ved Juilliard med en lovende karriere som cellist foran seg. På den tiden Da Cairns mutant ble offentlig kjent, Tom hadde lidd en skade på hånden som forstyrret hans cello spille. Uten formell opplæring i biokjemi kom Tom Til Gefters laboratorium og lyktes der andre hadde lite flaks. Et annet dramatisk øyeblikk kom i 2006 da Arthurs eldste sønn, Roger, mottok Nobelprisen I Kjemi for sitt arbeid på det molekylære grunnlaget for eukaryotisk transkripsjon (Kornberg 2007). Arthurs tredje sønn, Ken, er en arkitekt kjent for sine design av vitenskapelige laboratorier.

her er to eksempler på forskning som tok av på Grunn Av Arthurs politikk for å blande forskningsgrupper i felles laboratorier. I 1968 delte Immo Scheffler, en student i min gruppe som analyserte DNA–helix-spoleoverganger i hårnål helices, et laboratorium Med Toto Olivera, en postdoktor i Bob Lehmans gruppe som undersøkte de enzymatiske egenskapene Til E. coli DNA ligase. Toto og Immo fant at ligase vil lukke d (TA)n oligoncleotides i single-strand sirkulære molekyler (Olivera et al. 1968) hvis de er store nok (n = 16 eller høyere). Deretter, Immo Og Elliot Elson, som jobbet Med Immo på analyse av hårnål smelte kurver, fant de kunne bruke de sirkulære oligonukleotider, som gjør doble hårnål helikser med en fire-base sløyfe i hver ende, for å få detaljert informasjon om rollen til små sløyfer I DNA smelting (Scheffler et al. 1970). Et annet eksempel er Gitt Av Doug Vollrath, en student I Ron Davis gruppe som i 1986 delte et laboratorium Med Gil Chu, en postdoktor i Paul Bergs gruppe. Gil har En Ph. D. i fysikk fra Massachusetts Institute Of Technology. Doug prøvde å få bedre løst agarose gel mønstre for gigantiske DNA-molekyler ved hjelp av den nye teknikken for å påføre et vekslende elektrisk felt, som utnytter den sterke avhengigheten AV DNA-omorienteringstiden på molekylvekt. Gil innså at han kunne løse problemet med å få rette, vanlige DNA-bånd som er godt løst ved å løse ligninger fra grunnleggende elektrisk teori. Hans løsning krever flere elektroder hvis spenninger kan styres individuelt. Resultatet ble vakkert løst DNA band mønstre (Chu et al. 1986).

Som et eksempel på hvordan politikken med å dele enzymer virket, husker Dale Kaiser Arthurs gave i 1965 av to rensede enzymer som muliggjorde Arbeidet Fra Dales laboratorium på de sammenhengende endene av fag lambda DNA (Strack and Kaiser 1965). De to enzymene Var E. coli exo III, som nedbryter DNA-tråder fra 3 ‘- enden, Og E. coli DNA Pol I, som kopierer basesekvensen av en malstreng ved å syntetisere DNA ved 3 ‘ – enden av en primerstreng. De høye egenskapene til de to enzymene er viktige for å tolke resultatene. Strack og Kaiser hadde tilgjengelig en infeksjonstest som måler evnen til renset lambda DNA til å produsere fag i E. coli når inaktiv hjelperfag også tilsettes. Det var kjent at renset lambda DNA har sammenhengende steder (Hershey et al. 1963) som fungerer i å danne DNA-dimerer og trimere. Strack og Kaiser fant at både exo III OG Pol i inaktiverer lambda DNA, som testet ved infeksjonsanalysen, og indre genetiske markører går tapt etter enzymbehandling i samme takt som ytre markører, noe som indikerer at hver av de to enzymene inaktiverer lambda DNA i en all-eller-ingen-prosess. Deres resultater passer til en modell der dangling single-streng ender stikker ut i hver ende av dobbeltstrenget lambda DNA og gir de sammenhengende stedene Funnet Av Hershey og kollegaer (1963). Exo III nedbryter gradvis fra 3 ‘enden mens pol i bruker dangling 5’ enden som en mal for å forlenge 3 ‘ enden til bare dobbeltstrenget DNA forblir, som forhindrer lambda DNA fra sirkularisering.

I 1990, i en alder av 72, Startet Arthur et nytt forskningsfelt, enzymatisk syntese og nedbrytning av polyfosfat, som involverte å undersøke de biologiske funksjonene til polyfosfat. Arthur og Hans avdøde kone, Sylvy, hadde oppdaget polyfosfatsyntese i E. coli tilbake i 1956 (Kornberg et al. 1956). Polyfosfat inneholder høy-energi fosfatbindinger og kan brukes til Å lage ATP FRA AMP. Således er polyfosfat en lagringsform for reserveenergi for bakterielle celler og kan forventes å spille en viktig rolle i bakteriens livssyklus. Arthur fant mange tilfeller der dette er sant (Kornberg 1999). Spesielt, i patogene bakterier polyfosfat metabolisme er vanligvis nødvendig for virulens.

Arthur var stolt av de vitenskapelige prestasjonene til alle forskningsgruppene i avdelingen vår, og han tok personlig interesse for alle som passerte gjennom. Mange av kandidatene er sterkt klar over Arthurs rolle i å gjøre avdelingen et flott sted å gjøre forskning. For min del, jeg vet innerst inne At Det Var Stanford miljøet som tiltrakk førsteklasses folk til min gruppe, Og Det Var Arthur som var hovedsakelig ansvarlig.

Da Arthur døde av respirasjonssvikt i oktober, var Han 89 år gammel, og han hadde vært syk i omtrent en uke. Tidligere ledet han aktivt forskning på polyfosfat. Stanford Biokjemi Avdeling husket Arthur med en 4-timers » teach-in.»Studenter og lærere valgte favoritt papirer Fra Arthurs liste over 463 publikasjoner og ga korte 5-til 10-minutters sammendrag. Arthur ville ha likt det.

ROBERT L. BALDWIN
Biokjemi Avdeling, Beckman Center, Stanford Medical Center, Stanford, CA

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.